扁平结构过滤器陶瓷膜组件的制备

背景技术在污水处理中，固液化学膜分离装置，分离膜元件起主要作用，这是膜分离技术的核心。多孔无机陶瓷膜元件具有聚合物有机分离膜无法比拟的优点，如耐高温，化学稳定性好，耐酸碱，生物腐蚀，机械强度高，耐压耐磨，孔径分布窄，分离精度高。可反复清洗和再生，使用寿命长。它在食品工业，生物工程，环境工程，化学工业，石化工业和冶金工业中具有广泛的应用。无机陶瓷滤膜元件主要根据“筛分”效应分离。压力差用作驱动力。在一定的孔径范围内，物质的颗粒（分子）直径不同，透射率不同，因此小颗粒可以通过，并且捕获大颗粒，从而实现它们之间的分离。多孔陶瓷膜元件由多孔陶瓷膜支撑体和陶瓷滤膜层（包括过渡层和分离层）组成，其中支撑体为膜层提供足够的机械强度并且还具有高渗透性，陶瓷过滤膜层中的过渡层用于提高过滤精度和分离膜的附着力，分离层是用于材料分离的功能层。目前，国内膜过滤分离仍以有机膜为基础。与有机薄膜相比，传统的无机陶瓷薄膜存在分离精度低，加工通量小，过滤阻力大，能耗高等问题。这主要是由于陶瓷载体和陶瓷滤膜制备过程的局限性。目前，无机陶瓷滤膜元件仅停留在管式膜应用中，但从过滤分离和实用技术以及陶瓷膜的堵塞和再生以及扁平陶瓷滤膜的角度来看，管式膜也具有很大的局限性。具有低过滤阻力。它易于再生，不易堵塞。它受到越来越多的关注。无孔陶瓷平膜的相关应用研究也在中国进行。本发明的目的是提供一种中空扁平结构过滤陶瓷膜组件，用于现有陶瓷膜技术的不足。该制备方法通过选择高活性氢氧化铝作为原料降低制备的陶瓷载体的烧结温度，并通过等离子喷涂技术在陶瓷多孔载体上均匀地制备均匀的孔径分布，高通量和低过滤阻力。无机陶瓷过滤膜层和所得过滤膜层不需要再次烧结，有效地降低了生产成本。采用以下技术方案：一种制备中空陶瓷板过滤陶瓷膜元件的方法，其特征在于，制备过滤陶瓷膜元件的方法包括以下步骤：制备陶瓷膜支撑体（1）原料：陶瓷膜支撑体陶瓷原料为600℃煅烧的氢氧化铝，煅烧后的平均粒径为3~5μm，成孔剂选自淀粉，石墨粉或活性炭粉，平均值粒径为0.5至2μm。之间：粘合剂选自阿拉伯树胶，海藻酸钠或黄色糊精，润滑剂选自甘油或聚乙二醇400，增塑剂为聚丙烯酰胺，分子量为1200万，（2）制备方法1陶瓷泥煅烧氢氧化铝的比例为70-90wt％，成孔剂为5-15wt％，绿色粘合剂为1-6wt％，增塑剂为1-6wt％，润滑剂为1~5wt％，水为2-20wt％ ％，将原料混合均匀，倒入泥浆机中进行泥浆的操作，最后放入密闭容器中20h~40h，2制备t坯料用于挤出老化泥浆，挤出温度10~30℃，挤出压力6~12MPa，3坯料干燥，在40~50℃烘箱中烘烤2~12h，然后用微波进一步干燥，干燥时间为60~300s，生坯4烧结后将体温在1100~1300℃干燥，在烧成体系下进行2~4小时的热烧结，得到中空结构的过滤陶瓷膜载体。表面过滤膜制备：（1）喷涂原料：氧化铝，氧化锆，氧化钛，莫来石，堇青石中的一种，每种都含有两种粒径，平均粒径D50为1μm和0.2μm，（2）制备方法： 1粉末的干燥将平均粒径D50为1μm且D50为0.2μm的喷雾原料粉末分别在120℃的烘箱中烘烤2小时以除去水分并增加粉末流动性，2陶瓷膜载体机身预热采用等离子喷枪预热上面制备的陶瓷膜支架，去除支架表面和内部的水分和水分，3将预处理过的陶瓷膜支架喷涂在工作台上，调节喷涂距离为100mm，干燥后的原料粉末放入送粉器中，主电源，直流电源，水冷却器，氩气和氢气依次进行打算喷洒。在喷涂时，分别由D50为1μm且D50为0.2μm的原料粉末制备厚度为80至120μm的陶瓷过渡层和厚度为30至50μm的分离层。 。制备中空扁平结构过滤陶瓷膜元件的方法，其特征在于，制备的中空结构过滤陶瓷膜载体的孔隙率为40-50％，孔径分布为0.5-2μm。一种中空扁平结构过滤陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，采用1μm的D1tl原料粉末制备的陶瓷过渡层的厚度为80-120μm，涂层孔隙率为30-50％，孔径分布为0.2-0.5μm。通过使用D5tl作为0.2μm的原料粉末制备的分离层具有30至50μm的厚度，30至50％的涂布孔隙率和0.05至0.1μm的孔径分布。上述制备过滤膜层的方法的特征在于：喷枪过程中喷枪的移动速度控制在15-20cm / s，选择氦气作为主要气体，氢气为辅助气体，氮气是粉末进料气体，主要气体流量为40-50L。 / m1n，辅助气体流量4~5L / m1n，送粉速率30~60g / m1n，喷涂电压40~80V，喷涂电流400~600A，火焰温度1800~3000℃。通过上述任一方法制备的中空扁平结构过滤陶瓷膜元件的特征在于，过滤陶瓷膜元件是具有方形通孔的中空薄板结构，膜元件具有7.5mm的厚度，并且通道壁厚为1.5毫米，方形。孔尺寸为3.5 x 3.5 mm。煅烧的氢氧化铝用作陶瓷载体的原料，并且通过煅烧改变其晶形以使其化学性质更稳定，并且改善其比表面积。在制备过程中，在保证载体强度的前提下，烧结温度可以大大降低，同时得到的载体为煅烧氢氧化铝，具有良好的化学稳定性，满足陶瓷载体的要求。身体。等离子喷涂制备多孔陶瓷过滤膜层的方法根据等离子喷涂的特点，该方法可用于直接制备具有优异性能的氧化物涂层。在喷涂过程中，高速粒子在获得致密涂层中起主要作用，但仅在粒子达到熔融状态时才起作用。为此，请确保颗粒在火焰中停留足够长的时间以使颗粒熔化。在本发明中，通过控制火焰中心温度和气体流速，减少氧化铝颗粒在火焰流中的流速和停留时间，并且氧化铝陶瓷颗粒处于半熔融状态。在到达氧化铝支撑基底之前。因此，当氧化铝颗粒在陶瓷支撑基板的表面上凝固和收缩时，没有多余的液相来补充收缩腔，从而可以在氧化铝陶瓷载体的表面上形成具有连续孔的氧化铝喷涂层。 。在这种氧化铝涂层中，孔隙是由颗粒不完全重叠引起的，孔径分布均匀，可以满足精密过滤的需要。此外，由于等离子体涂层，喷涂的氧化铝颗粒处于半熔融状态，具有大的热能和动能，并且在半熔融颗粒和基板之间，以及喷涂的颗粒和喷涂的涂层之间。颗粒，位于接触表面上。熔化形成固溶体，导致粘合，导致膜和基材之间的非常紧密的粘合。因此，多孔氧化铝喷涂层和氧化铝陶瓷支撑基板具有高粘合强度并且不易剥离。制备的中空结构过滤陶瓷膜载体的孔隙率为40-50％，孔径分布为0.5-2μm，制备的陶瓷膜过渡层厚度为80-120μm，涂层孔隙率为30-50％，和孔径分布。其为0.2至0.5μm，分离层的厚度为30至70μm，涂层的孔隙率为30至50％，并且孔径分布为0.05至0.1μm。这个过程很简单。通过使用煅烧的氢氧化铝作为陶瓷聚集体，可以降低陶瓷膜载体的烧结温度并且可以提高载体的强度。等离子喷涂技术可以准确地制备陶瓷膜支撑体上的孔径分布。均匀，高通量，低过滤阻力的无机陶瓷过滤膜层，所得过滤膜层不需要再次烧结，有效降低了制备成本，通过挤出成型制备的支撑体结构为薄壁空心平板。正方形板上有一个通孔，可以降低渗透水的传输阻力，增加渗透通量。过滤陶瓷适用于溶剂，油和化学品的工业废水处理，适用于去除固体悬浮固体。它还简化了膜过滤前的预处理。它还可以基于平膜的形状和独特的气体扩散系统。它可以减少膜清洁气体的数量，并实现节能。附图说明图1是中空结构的过滤器陶瓷膜支撑件的平面图，该样品具有202.5mm的长度和100mm的宽度。图2是中空结构过滤器陶瓷膜支撑体的横截面图，包括39个中空出水通道，其通道尺寸为3.5mm×3.5mm，通道壁厚度为1.5mm。陶瓷膜支撑体的电子显微镜照片图3是过滤陶瓷膜元件的陶瓷膜支撑体的电子显微镜照片。从照片中可以看出，载体由2-3微米的氧化铝陶瓷颗粒组成，并且颗粒彼此连接以形成空隙。图4是过滤器陶瓷膜元件的横截面电子显微照片，其在图中从左到右，接着是支撑体，过渡层和层。图5是过滤陶瓷膜元件的表面分离膜的电子显微镜照片。从照片中可以看出，通过堆叠细陶瓷颗粒形成分离层，并且颗粒之间的结合良好，并且形成具有均匀尺寸分布的孔。陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器